粤教版（2019）必修一 3.2.2算法的描述_教学设计

算法的描述——探析“3+1+2”高考选科模式教案 基本信息 学科 信息技术 年级 高一 课时 40 分钟 课题 3.2.2 算法的描述 教科书 书名：《普通高中教科书 信息技术 必修 1 数据与计算》 出版社：广东教育出版社 出版日期：2022 年 12 月 依据标准 1.义务教育阶段信息科技课程标准（2022 年版）理念 （1）反映数字时代正确育人方向：引导学生使用信息科技的道德规范和科技原理，培养 正确的世界观、人生观、价值观。 （2）构建逻辑关联的课程结构：强调深化学生对原理的认识，注重利用信息科技解决问 题的过程和方法的探索。 （3）遴选科学原理和实践应用并重的课程内容：从信息科技实践应用出发，注重帮助学 生理解基本概念和基本原理，引导学生认识信息科技对人类社会的贡献与挑战，提升学生知识 迁移能力和学科思维水平，“科”“技”并重。 （4）倡导真实性学习：创新教学方式，以真实问题或项目驱动引导学生建构知识，提升 问题解决能力。创设真实情境，引入多元化数字资源，提高学生的学习参与度，鼓励“做中学” “用中学”“创中学”，凸显学生的主体性。 （5）强化素养导向的多元化评价：强化素养立意，坚持过程性评价与终结性评价相结合， 加强对学习结果的评估和应用。 2.普通高中信息技术课程标准（2017 年版 2020 年修订） 从生活实例出发，概述算法的概念与特征，运用恰当的描述方法和控制结构表示简单算法。 掌握算法与程序设计的基本知识。 教材分析 本教材章节组成：第一章 数据与信息、第二章 知识与数字化学习、第三章 算法基础、 第四章 程序设计基础、第五章 数据处理和可视化表达、第六章 人工智能及其应用。 本章节内容选自粤教版必修一《数据与计算》第三章算法基础中的 3.2 算法及其描述。3.1 节学习了计算机解决问题的过程：分析问题→设计算法→编写程序→调试运行程序。本章节的 算法及其描述属于设计算法中的内容。该课题内容内容以计算机解决问题的过程、算法的相关 概念及特征为基础，同时也是下一小节内容计算机程序设计与程序设计语言的基础。 学情分析 1.生活经验： 3+1+2 高考选科模式贴近学生生活实际及需求 拥有使用选课系统和服务推荐类小程序的经验 2.知识基础： 数据与信息、知识与数字化学习基础、计算机解决问题的过程、算法概念及特征；数学计 算和方程求解基础 3.能力基础： 信息技术搜集信息、选取判断及初步处理数据、数学计算能力、对较为复杂问题的抽象和 分析、一定的沟通交流及合作能力、动手操作能力较强。 4.学习兴趣： 可能对于理论性的知识兴致不高，对于复杂的操作性学习存在一定的畏难情绪，对于难度 较大的任务活动积极性可能不高；对于可视化呈现和学习成果分享兴趣较高。 教学内容分析 1.描述算法的常用方法 2.流程图描述算法的应用 图形 名称 功能 开始/结束 表示算法的开始或结束。 输入/输出 表示算法中变量的输入或输出。 处理 表示算法中变量的计算和赋值。 判断 表示算法中的条件判断。 流程线 表示算法中的流向。 连接点 表示算法中的转接。 3.三种描述方法的优劣对比 描述方式 优势 劣势 自然语言 易于理解，适合初学者和非专业人士。可以 缺乏结构化，难以描述复杂的 清晰地描述算法的逻辑和思路，使人更容易 理解算法的执行过程。 算法。可能含糊不清，存在歧 义。 流程图 图形化表示，直观易懂。可以清晰地展示算 法的流程和结构，使人更容易理解算法的执 行过程。适用于描述复杂的算法和流程。 绘制流程图需要一定的技能 和时间。对于某些简单的算 法，使用流程图可能过于繁 琐。 伪代码 结合了自然语言和流程图的优点，既易于理 解又具有结构化的特点。可以用任何编程语 言实现，具有很好的通用性。适用于描述算 法的逻辑和思路，使人更容易理解算法的执 行过程。 编写伪代码需要一定的编程 基础。在某些情况下，伪代码 可能不如自然语言或流程图 直观易懂。 教学目标 1.可操作性目标： （1）在探析“3+1+2”高考选科模式的过程中，将复杂系统分解为多个简易系统进行问 题的解决。 （2）在分析“3+1+2”高考选科系统功能中，从需求出发设计合适算法实现对应功能， 并使用多种描述方法描述同一算法，对比不同算法描述方式的优劣。 （3）从现实需求及算法的复杂性出发，设计合适的算法并选用合适的描述方法进行算法 描述，优化算法实现效率。 2.核心素养目标： （1）信息意识：在搜集选取“3+1+2”高考选科模式相关信息的过程中，培养学生对信 息的敏感度和价值判断判断力；在合作解决问题的过程中，培养信息共享意识，实现信息价值。 （2）计算思维：在小组合作设计子系统算法的过程中，培养学生界定问题、抽象特征、 建立结构模型、合理组织数据的思维能力，提升采用计算机解决问题的能力。 （3）数字化学习与创新：基于需要解决的问题，经过评估自主选择至少一种数字化学习 工具对算法进行直观描述与呈现，提升开展自主学习、协同工作、知识分享与创新创造的能力。 （4）信息社会责任：在数字化学习平台使用及小组合作过程中，培养学生的道德规范和 行为自律，引导维护他人合法权益和公共信息安全。 知识点学习目标描述 知识 学习目标层次 具体描述语句 三种描述方 法的概念 理解 通过小组合作及自主学习，了解和体会相关 概念描述中体现的特点 三种描述方 法的特点 分析 比较三种描述方法的特点，总结其优劣势， 分析可运用的问题和针对的用户 三种描述方 法的运用 应用 分析、创造 运用三种不同描述方法描述同一算法，并在 此过程中熟练掌握算法的描述方法； 分析用来解决实际问题的算法的功能及复 杂性，设计合适的算法并选用合适的描述方 法进行算法的描述。 教学重难点 项目 内容 解决措施 重点 1.基于“3+1+2”高考选科模式的 现实需求抽象出多个子系统，并 基于其对应的功能，设计算法并 使用流程图描述算法； 3.算法的三种常用描述方法的优 劣分析 1.引导学生搜集整理归纳“3+1+2”高考选科 模式信息； 2.教师引导学生对复杂的选科系统解构为三 个子系统，分配给不同的小组进行问题分析 和算法设计，通过小组合作讨论以及教师必 要的引导提示来辅助学生选取合适的算法 描述方法； 3.提示学生使用“画程”软件来画算法流程 图。 难点 基于所需实现的子系统功能，设 计并优化算法 1.课堂检测题来检测学生对算法五个特征的 掌握情况，主要强调“数据输入”中必须零 个或多个数据输入； 2.小组合作讨论集思广益以及教师走动辅导 提示来设计算法，通过运行算法对应的 Python 程序来调试算法；通过评价算法流程 图来优化算法。 课前对学生的要求 1. 学生的电脑已经安装了“画程”软件和 Python 编译环境 2. 学生之前已经学习了计算机解决问题的基本步骤、算法相关概念及特征 3. 按分好的小组集中坐在一起，方便课课堂合作讨论 4. 学生需要具备 UMU 课程平台学习账号 板书设计 3.2.2 算法的描述 算法的描述： 自然语言 易于理解，适合简单算法 初学者和非专业人士 缺乏结构，不适合复杂算法 存在歧义，含糊不清 流程图 算法的流程和结构直观 适于描述复杂算法 绘制需要技能和时间 对简单算法使用流程图过于繁琐 伪代码 书写方便，格式紧凑，易于理解， 便于向计算机程序设计语言过渡 需要编程基础 教学策略选择的阐述和教学环境设计 学习内容呈 现方式 基于主题的 基于案例的 基于问题的 基于项目的 学习（教学） 模式 □传递接受模式 探究发现模式 问题解决模式 □自主体验模式 学习活动方 式 集体化学习 个别化学习 小组合作式学习 小组协作式学习 教学环境 多媒体教室 白板教室 网络教室 移动网络教室 □自定义 教学理念 1.项目式教学、分层教学 2.以学生为主体，关注学生全面发展 3.杜威的教育即生活，以生活实际问题出发，“做中学”学生的学习能力和生活实际问题解决 的能力 教学环节 项目名称：“3+2+1”高考选科模式 背景介绍： 在“3+2+1”高考选科模式中，“3”为全国统考科目语文、数学、外语，所有学生必考， 单科满分 450 分，以原始分计入高考总成绩。“1”为限选科目，考生须在物理、历史中限选 1 科，满分 100 分，以原始分计入高考总成绩。“2”为任选科目，考生可在化学、生物、思 想政治、地理 4 个科目中任选 2 科，这两门科目的成绩以等级分计入高考总成绩，每门满分 100 分。 该方案突出了物理、历史分别在自然科学和人文社会科学中的基础性地位，兼顾了增加考 生的选择性，促进了文理交融。这种选科模式允许学生根据个人兴趣和未来大学专业的要求进 行选择，从而在保证基础学科学习的同时，也能满足不同学生的需求和兴趣。 课型 新授课 实验（实践）课 练习课 复习课 □讲评课 教学环节 教师活动 学生活动 教学媒体（资源） 的作用和运用 设计意图 及依据 时间 课题导入 在下个学 期，大家需 要做一件 大事，这将 决定大家 需要上哪 些课程，未 来将要学 习哪些专 业领域，大 家知道是 什么吗？ 哎，我听到 大部分同 学说是选 科目，对 的。大家现 在有想好 要选什么 了吗？我 想有的同 学已经想 好了，有的 同学还没 有想好，本 节课我们 就利用算 法的描述 讨论 教师书写板书：算 法的描述——探 析 3+1+2 高考选 科模式 建立共同经验： 3+1+2 高考选科模式 引入课题：算法的描 述——探析 3+1+2 高 考选科模式 1min 的相关知 识一起来 探析 “3+1+2” 高考选科 模式。 课前小测 1.引导学 生登录 UMU 平 台，进入 “算法的 描述课前 小测” 2.答案核 对纠正 进行课前小 测查缺补 漏，建立知 识联结 UMU 互动学习平 台上算法的描述 课程中的“课程目 录”模块，设计一 份 3 个小题的“算 法的描述课前小 测”问卷 了解学生掌握基础知 识情况，建立算法的 描述与设计算法的联 系 查缺补漏 5min 信息搜集 1.明确任 务：收集与 “3+2+1” 高考选科 模式相关 的信息材 料 小组合作收 集与 “3+2+1” 高考选科目 模式相关的 信息材料 浏览网页信息进 行信息搜集选取 培养学生的信息意 识，搜集数据为后续 的教学做准备。 5-6min 2.组织引 导学生打 开在线学 习互动平 台 UMU， 登录，查看 任务 1 补 充提示学 生聚焦于： 选科模式、 各科目分 数录入及 划算、自己 选科关注 什么方面 的信息（未 来专业覆 盖率、院 校、专业类 别、兴趣、 就业） 登录 UMU 平台，查看 任务，小组， 明确分工， 填写导学案 中的表 1 UMU 提供了学生 课堂交互的平台 导学案向学生明 确了预期目标和 任务，具有可操作 性 培养学生的数字化学 习与创新能力 引导学生搜集有效的 数据信息，辅助后期 项目的实施开展 系统 需求分析 提问：假如 有 一 个 “3+1+2” 选科系统， 你们想要 它具备什 么 功 能 呢？ 提示：比如 实现选科 组合、实现 输入 4选 2 的单科排 名知道自 己的处于 什么等级、 输 4 选 2 的单科卷 面原始分 数可以自 动换算为 等级赋分 等。 引导分析 结出三个 子系统功 能：选科系 统、等级换 算系统、分 数转换系 统。 小组合作， 讨论分析一 个复杂的选 科系统的构 成，分享小 组讨论结果 UMU 平台明确小 组学习讨论任务 系统结构，进行需求 分析；将复杂问题分 解，培养学生计算思 维和解决问题的能力 5min 设计算法 及描述 明确任务： 以小组为 单位，选一 个子系统， 设计算法， 使其实现 相应的功 能。填写导 学案中的 表 2。 明确要求： （1）由于 三个系统 确定自己小 组的选择 开始按照要 求边学习探 索，边完成 任务 对算法进行 优化 UMU 平台明确小 组任务 2，给学生 提供呈现展示的 平台 画程软件，绘制流 程图和优化算法 做中学，设计算法， 并使用自然语言、流 程图、伪代码描述算 法 体验不同描述方法的 特点及区别 15min 的难度问 题，第一个 系统由两 个组完成， 其余两个 系统各三 个组完成， 那 请 1,2 小组完成 选科系统， 3,4,5 组完 成等级换 算系统， 5,6,7 组完 成分数转 换系统。 （2）边完 成任务边 探索这三 种描述方 法的特点 及其区别 分享展示 对学生展 示的成果 进行点评 和分析评 价 分享成果 听取意见 积极交流 UMU 平台分享展 示 画程软件展示算 法流程图 培养学生表达交流能 力和解决问题的能力 对学生成果进行反馈 5min 总结归纳 对算法常 用的三种 描述方法： 自然语言、 流程图、伪 代码的特 点及优劣 势进行归 纳分析总 结 写板书 提示学生 进行学习 复盘 个人或小组 开展讨论 UMU 平台 上开展学习 复盘 板书辅助总结 学习总结 5min 个性化教学 1.为学有余力的学生做的调整： 尝试将三个子系统的算法合并为一个综合系统的算法；基于所绘制的算法流程图，学习算 法的三种基本结构：顺序结构、选择（分支）结构、循环结构。 2.为需要帮助的学生做的调整： 必须掌握流程图描述算法及其选择一个较为简单的子系统进行算法设计。 评价 以 UMU 平台的过程性的材料作为档案进行评价 （提交导学案表 1、表 2 和课后作业、讨论积分） + 对所设计的算法描述形式成果输出评价 （导学案表 1、表 2 小组成果） + 学习者自我学习复盘评价 （本节课我的三个收获是什么？ 对于本节课老师的教学、我的学习、学习内容的组织有什么建议？ 我在本节课的学习中存在的疑问有什么？） 课后拓展 思考题 1：（自动售货机情境）某自动售货机(如右图)是由微处理器控制的。张明同学在 自动售货机选择了一种价值 5 元的饮料，然后在收款口放入 10 元。自动售货机接收货币后， 在商品取出口给出了张明所要的饮料，并找了 5 元。 （1）说明自动售货机中微处理器这次自动售货的大致过程。 （2）如果张明同学在自动售货机购物没有成功，请列出没有成功的三种可能原因。 思考题 2：如何把三个子系统合并综合成一个功能更齐全的“3+1+2”选科大系统？ 思考题 3：以及以上三个子系统的算法体现了我们下节课所学的算法的三种基本结构中的 哪些结构？